Исследователи Центра виброиспытаний и мониторинга состояния конструкций Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) создают нейросеть, способную в реальном времени предсказывать усталостную долговечность металлоконструкций. Разработка позволит предотвращать аварии на производстве и ускорит работу инженеров-проектировщиков.
ЮУрГУ
Гибридные нейронные сети вместо длительных расчетов
Работа ведется при поддержке серии грантов Российского научного фонда. Группу возглавляет заместитель директора Центра, доцент кафедры «Летательные аппараты», кандидат технических наук Алексей Ерпалов. Как пояснили в университете, суть проекта — в применении гибридных нейронных сетей, обученных на данных механики разрушения. Это позволяет отказаться от традиционного механического моделирования, которое требует длительных численных расчетов.
«Мы не увеличиваем точность, мы добиваемся скорости, – отметил Алексей Ерпалов. – Сегодняшний темп жизни и развития промышленности требует высоких скоростей. Необходимо делать все очень быстро и при этом качественно».
По словам ученого, если инженер-проектировщик меняет кронштейн или добавляет жесткость конструкции, новая модель выдаст прогноз долговечности мгновенно, даже при случайных и нестационарных нагрузках – например, при вибрациях автомобиля на разных типах дорожного покрытия.
Точность до 99% и два направления внедрения
Несмотря на ставку на скорость, точность прогнозов остается на уровне 95–99%, что сопоставимо с классическими методами. Подход ориентирован на крупногабаритные конструкции из изотропных материалов (стали, алюминиевые сплавы) без сварных узлов, работающие в режиме многоцикловой усталости.
Разработка имеет два прикладных направления. Первое – проектирование: ускорение работы конструкторов, позволяющее быстро оценивать влияние изменений геометрии детали на прочность без привлечения узких специалистов. Второе — онлайн-мониторинг: создание цифровых двойников оборудования (например, прокатных станов) для перехода от плановых ремонтов к обслуживанию по фактическому состоянию. Система сможет анализировать аномалии и вибрации, прогнозируя остаточный ресурс и предупреждая внезапные аварии.
Сотрудничество с промышленностью и планы на будущее
Проект реализуется при поддержке Грантовой программы В.Б. Христенко «Шаг в будущее». Команда уже сотрудничает с предприятиями Челябинской области и крупным бизнесом, включая ММК, «Северсталь» и УралАЗ. По словам Алексея Ерпалова, готовых аналогов такой системы в публичном доступе нет ни в России, ни за рубежом.
Итогом работы станет регистрация программы для ЭВМ. На первом этапе ею смогут пользоваться инженеры-проектировщики для удешевления и ускорения создания сложных машиностроительных изделий. В перспективе исследователи планируют расширить учитываемые параметры, включив в анализ влияние коррозии и микроструктуры материала.
Источник: ЮУрГУ
Оцените новость 0 0 0 0 0 0 0